Ein winziger Zecken kriecht über Ihre Haut und trägt möglicherweise ein Virus, das so tödlich ist, dass es bis zu vier von zehn Menschen tötet, die es infiziert. Doch dieselbe Zecke zeigt keinerlei Anzeichen von Krankheiten – sie füttert, bewegt und reproduziert, als ob nichts falsch ist.
Wissenschaftler, die ein schweres Fieber mit dem Thrombozytopenie -Syndrom -Virus (SFTSV) untersuchen, haben sich lange gefragt, warum dies geschieht. Der Erreger, der 2009 erstmals in China identifiziert wurde, verursacht hohe Fieber, Blutungen und Organversagen beim Menschen, verlässt aber völlig unversehrt.
Neben Kollegen recherchierte ich darüber, wie Zecken tödliche Viren tragen können, ohne selbst krank zu werden. Das Verständnis dieser Resistenzmechanismen könnte Wissenschaftlern helfen, neue Wege zu entwickeln, um Krankheiten zu blockieren oder zu schwächen, bevor sie in Menschen oder Tiere übertreffen.
Die Ergebnisse kommen, wenn der Klimawandel Zecken in neue Gebiete auf der ganzen Welt drückt. Die asiatische Longhorned Tick, die SFTSV trägt, wurde in Australien, Neuseeland und den östlichen USA identifiziert und besorgt die Bedenken, dass sich die Krankheit auf Regionen ausbreiten könnte, die sie noch nie gesehen haben.
Im Gegensatz zu Mäusen, Menschen oder sogar Mücken stellen Zecken eine einzigartige wissenschaftliche Herausforderung dar: Die meisten der Forscher der molekularen Werkzeuge verwenden die Infektionen einfach nicht in Zecken.
Stattdessen haben wir uns der Datenanalyse zugewandt. Wir haben detaillierte molekulare Schnappschüsse von infizierten Zeckenzellen erfasst und Tausende von Genen und mehr als 17.000 Proteinen gleichzeitig verfolgt. Dies ermöglichte es dem Team, die zelluläre Reaktion zu unterschiedlicher Zeit nach der Infektion umfassend zu untersuchen.
Wir fanden heraus, dass menschliche Zellen zwar auf virale Invasion reagieren, indem sie aggressive Immunantworten steigern und mehrere Verteidigungssysteme zur Bekämpfung der Infektion mobilisieren, Zeckenzellen jedoch einen grundlegend anderen Ansatz verfolgen.
Überlebensstrategie
Zecken haben Immunsysteme, aber sie arbeiten sehr unterschiedlich als unsere. Zecken haben wie Menschen zelluläre Signalwege, die dazu beitragen, Infektionen zu erkennen und zu reagieren. Bekannt als Maut, IMD und JAK-STAT koordinieren diese Pfade defensive Reaktionen und auslösen die Produktion von antimikrobiellen Proteinen. https://www.youtube.com/embed/tapcub7ev6c?wMode=TRALPARENT&start=0
Bei der Infizierung mit SFTSV zeigte das Immunsystem der Tick nur eine minimale Aktivität. Anstatt in vollem Maßstab defensive Antworten zu starten, blieben diese Wege weitgehend ruhig. Das Virus scheint Wege entwickelt zu haben, um zu vermeiden, dass die Immunalarmglocken der Zecke ausgelöst werden.
Stattdessen nahmen die Zeckenzellen wesentliche Änderungen an ihren Stressantwortsystemen, der Produktion von RNA und Proteinen und den Wegen, die den Zelltod kontrollieren. (RNA ist ein Molekül, das genetische Anweisungen trägt-wie eine funktionierende Kopie von DNA-, die von Zellen zur Herstellung von Proteinen verwendet wird.) Anstatt das Virus frontal anzugreifen, scheinen Zeckenzellen die Infektion zu tolerieren und ihre internen Maschinen neu zu organisieren, um den Schaden zu bewältigen und gleichzeitig weiter zu funktionieren.
Dieser Ansatz macht evolutionär sinnvoll, wenn man die Einschränkungen betrachtet, mit denen diese winzigen Kreaturen konfrontiert sind. Die Montage einer ausgewachsenen Immunantwort ist energetisch teuer-es erfordert viele Ressourcen und kann den eigenen Geweben des Wirts schaden.
Für Zecken, die nur wenige Male in ihrem Leben ernähren und von begrenzten Energiereserven leben, kann eine sanftere Reaktion nachhaltiger sein. Und weil dieses Virus wahrscheinlich seit Millionen von Jahren Zecken infiziert, hatten die beiden Zeit, sich aneinander anzupassen.
Anstatt den Wirt zu töten, hat sich das Virus möglicherweise entwickelt, um unter dem Radar zu fliegen, während sich die Zecke entwickelt hat, um es zu tolerieren – und sowohl überleben als auch sich zu reproduzieren.
Unerwartete antivirale Wächter
Wir haben zwei Schlüsselproteine identifiziert, die als molekulare RNA -Qualitätskontroller wirken. Diese Proteine, die UPF1 und DHX9 genannt werden, sind alte Erziehungsberechtigte, die in allen komplexen Lebensformen gefunden werden, von Pflanzen bis zum Menschen. Eine ihrer normalen Funktionen besteht darin, die Qualität von RNA zu überwachen und zu kontrollieren, dem molekularen Gesandten, der genetische Anweisungen um Zellen trägt. Stellen Sie sich sie als zelluläre Korrekturader vor und überprüfen Sie ständig, ob genetische Nachrichten genau und funktionell sind.
Mein Forschungsteam identifizierte diese Proteine zunächst, als sie als zelluläre Partner erschienen, die direkt mit viralen Proteinen in infizierten Zellen interagieren. Diese Entdeckung faszinierte uns, weil UPF1 und DHX9 unerwartete Kandidaten waren-sie sind normalerweise nicht mit einer antiviralen Verteidigung verbunden-sie schienen jedoch perfekt positioniert zu sein, um virale RNA zu erkennen oder zu verarbeiten, wahrscheinlich weil diese Proteine normalerweise RNA nach Fehlern scannen, um die ungewöhnlichen Strukturen zu erkennen, die häufig in viralem Genetikematerial vorliegen.
Um zu testen, ob diese Proteine gegen das Virus kämpfen, haben wir genetische Techniken verwendet, um die Expression von UPF1 und DHX9 in Zeckenzellen zum Schweigen zu bringen und diese molekularen Guardians im Wesentlichen zu entfernen. Wir fanden heraus, dass das SFTSV -Viruswachstum signifikant zunahm, wenn diese Proteine fehlten und ihre antivirale Funktion demonstrieren.
Dies deutet darauf hin, dass Zecken möglicherweise eine andere Art von Immunverteidigung entwickelt haben, die als nicht-kanonische Immunität bekannt ist. Anstatt Viren mit herkömmlichen Immunsystemen frontal anzugreifen, scheinen Zecken subtilere Strategien zu verwenden. In diesem Fall wirken ihre RNA-Qualitätskontrollproteine als interne Monitore. Da virale RNA oft anders aussieht als normale zelluläre RNA, können diese Proteine sie als ungewöhnlich erkennen. Sobald sie erkannt wurden, können sie interne Kontrollsysteme auslösen, die das Virus vom Multiplizieren verlangsamen oder blockieren, was dem Tick dabei hilft, gesund zu bleiben, ohne eine vollständige Immunantwort zu erhalten. https://www.youtube.com/embed/yqpoxlgcmyg?wMode=TRALPARENT&start=0
Unsere Forschung hat wichtige Auswirkungen, da auch UPF1- und DHX9 -Proteine in menschlichen Zellen existieren. Zu verstehen, wie sie in Zecken funktionieren, kann neue Wege aufzeigen, um menschliche antivirale Abwehrkräfte zu stärken oder Behandlungen zu entwickeln, die diese natürlichen Qualitätskontrollmechanismen verbessern.
Die Forschung eröffnet auch Möglichkeiten für die Verwendung dieser Toleranzmechanismen, um die Krankheit zu stoppen – entweder durch die Stärkung der ähnlichen Abwehrkräfte bei Menschen und Tieren oder durch Targeting dieser in Zecken, um die Übertragungskette zu brechen. Zukünftige Strategien könnten die Steigerung von antiviralen Proteinen in Wild-Zeckenpopulationen oder die Entwicklung von Behandlungen beinhalten, die spezifisch auf Virus-Tick-Wechselwirkungen abzielen.
Traditionelle Ansätze zur Kontrolle der Krankheit haben Schwierigkeiten, mitzuhalten, insbesondere da der Klimawandel dazu beiträgt, in neue Regionen zu expandieren. Um zukünftige Ausbrüche zu verhindern, brauchen wir ein tieferes Verständnis dafür, wie Zecken und die Viren, die sie tragen, sowohl mit Menschen als auch mit Tieren interagieren.
Das Erlernen, wie diese winzigen Kreaturen tödliche Krankheitserreger tolerieren, kann der Schlüssel zur Entwicklung neuer Werkzeuge sein, die Menschen und Tiere für diese Krankheiten weniger anfällig machen – oder verhindern, dass Zecken sie an erster Stelle weitergeben.
Marine J. Petit, Dozent für Virologie, Abschnitt der Virologie, Institut für Nachhaltigkeit, Universität Surrey
wird aus dem Gespräch unter einer Creative Commons -Lizenz neu veröffentlicht.
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